Energía para el mundo

La necesidad de energía es una constante en la Historia de la Humanidad. La importancia de la energía deriva de que aporta mejoras a la vida cotidiana, facilita la producción y alienta el progreso. Todo requiere el concurso de la energía. Nuestro cuerpo la necesita, incluso en los procesos inconscientes, desde respirar, hasta la regulación de la temperatura corporal o las contracciones musculares, incluyendo las del corazón, con las que late la propia vida.

La búsqueda de fuentes de energía, al tiempo que el logro de eficiencia de su uso, no ha dejado de darse en todo tiempo y lugar. Las tecnologías disponibles para la generación y suministro de energía, renovables o no, siempre han sido limitadas. El sueño eterno ha sido lograr una energía abundante, económica y sostenible. Abandonada, o al menos controvertida, en gran medida, la producción de energía mediante la fisión nuclear, se trata de, al menos, mitigar la peligrosidad que entraña y hace que la atención se preste al proceso contrario, cual es la fusión nuclear. Conceptualmente, se trata de imitar la producción de energía que tiene lugar en las estrellas, tanto en su formación como en el mantenimiento de las mismas. Unir (fusionar) dos átomos supone producir un tercero, pero cuando hay masa de sobra, es decir la suma de la de los átomos originales es mayor que la del que se forma, la conversión de ese diferencial de masa en energía, descrito por la Teoría de la Relatividad, que es la teoría más precisa de la Gravedad, supone una cantidad de energía extraordinaria.

En muchos laboratorios del mundo se estudian reacciones de fusión. En 2011 se logró producir una reacción de fusión en la que se liberó una energía equivalente al consumo del mundo entero. Átomos de hidrógeno se convertían en Helio, que es la misma reacción que sostiene a nuestro Sol en la actualidad. Se emplearon 192 láseres que generaron un haz de radiación de 500 terawatios (50 x 1013 Watios) que se hizo incidir sobre un contenedor de átomos de hidrógeno de, tan solo, un milímetro de diámetro. El consumo correspondiente a los disparos de los láseres fue mayor que el consumo de electricidad de Estados Unidos, unos 4.000 Terawatios hora. La ganancia de energía se incrementó extraordinariamente. En 2016 la demanda de electricidad del mundo estaba en torno a los 10.000 terawatios hora y el previsto para 2040, unos 15.000 terawatios hora. La mitad de esta demanda corresponde a China que junto con la India son los países que mas crecerán en la demanda hasta 2040.

El proceso de mejora de esta tentativa de producción de energía ha ido, naturalmente, en la dirección de producir más energía de la que se consume en lograrlo. Los reactores magnéticos de contención resultaron caros. La fusión por confinamiento magnético consiste en una especie de toroides sobre los que fluyen chorros de átomos que dan vueltas y se calientan en una especie de torres que disparan haces de partículas que, a veces, alcanzan las temperaturas del centro del Sol, unos 15 millones de grados (en la superficie solamente alcanza unos 6000 ºC. En el Sol, del orden de 1038 protones se convierten en Helio cada segundo, liberando mas de 1026 Watios. El sistema de contención magnético supone una inversión que supera la del Gran Colisionador de Hadrones, y tras la Estación Espacial Internacional es el proyecto más costoso que ha propiciado la Ciencia.

La alternativa de emplear láseres la respaldó el experimento de 2013 del National Ignition Facility (NIF) de los Estados Unidos. En Inglaterra se desarrolló otro proyecto, HIPER, de láseres de alta potencia, ya en 2005. El empleo de láseres de alta potencia para la ignición requiere un factor 1000 en la liberación de energía. En 2013 se consiguió que un disparo láser desencadenara una energía que superaba la que consume el mundo entero.

La fusión representa la solución ideal como energía limpia. El proyecto de empleo de láseres consiste en utilizar pequeños perdigones de isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio y los láseres se emplean para comprimirlos y lograr la fusión, liberando la energía correspondiente a la diferencia de masa (teoría de la relatividad) al formarse los átomos de Helio. La energía que emplean los láseres en sus disparos proceden de enormes pilas como condensadores. La energía liberada se emplea, entre otras posibilidades, para calentar agua y mover turbinas de vapor, como se hace en las centrales de fisión convencional.